IC卡讀寫機的研制

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：史百舟馮秀娟趙向陽 劉君華   人氣： 發表時間：2011年10月20日

1 引言     IC卡在工農業生產、人民生活中的應用越來越廣泛，其種類也越來越多，市場上常見的IC卡寫卡機產品一般都接到計算機上，本身不是一個獨立的儀表，而一些不需要接到計算機上的產品也都是有某些特殊用途的。選購寫卡機時，常發現難買到滿意的產品。因此，我們開發出一種IC卡寫卡機，用于自行研制的IC卡電能管理系統。本文給出的硬件電路具有通用性，可以根據不同需要增減。軟件將以電能收費寫卡機為例加以說明。我們設計的IC卡電能收費系統包括三個部分：寫卡機，電卡和電能收費控制器。電卡是寫卡機與控制器間傳遞信息的媒介，它有四種卡型，即開戶卡、補電卡、購電卡和檢查卡。電能收費控制器可與一般電度表配合使用，按照購電卡輸入的信息及用電情況自動完成抄表、收費和控制線路的通/斷等工作。寫卡機可用于完成對各種電卡的操作，可以用作鐘表，可以打印數據，還可以直接將該寫卡機的數據長途傳輸到供電管理部門。 2 寫卡機的設計方案    寫卡機的硬件電路總體框圖如圖1所示。                                     寫卡機的硬件電路包括打印機接口電路，8279等構成的鍵盤顯示電路，DS12887組成的時鐘及掉電重要信息保護電路，與供電管理部門進行信息傳遞的MODEM接口電路，IC卡接口電路，數據存儲器和復位電路等。下面對其中的一些電路進行討論。                                 2.1 單片機與IC卡接口    由于IC卡的邏輯接口電路一般采用集電極開路輸出及非嵌位保護式輸入結構，故在IC卡與單片機的接口電路中加入上拉電阻R1，R2，…，R6。嵌位二極管D1，D2，…D10把IC卡各引腳上的電壓嚴格地限制在－VD與VD＋5V之間（VD是嵌位二極管的正向壓降，通常為0.6V左右）。這樣可以抑制由于線路干擾和邏輯電平變化的邊沿產生抖動帶來的瞬態過壓，這就為IC卡提供了進一步的保護。                                           電卡選用AT88SC102，配合使用的卡座有十個腳，其中GND腳接地，Vcc腳接+5V電源。Vpp腳是編程電壓輸入端，AT88SC102不需要它，將其接地。CLK腳為時鐘輸入端，RST腳為復位信號輸入端，I/O腳為雙向數據輸入輸出端，FUS腳用于對AT88SC102進行熔斷操作，PGM腳為編程信號輸入端，由于芯片內部有升壓電路，因此不需要讀寫設備提供高壓Vpp信號，而采用PGM信號作編程通知。SW1接地，配合SW2判斷卡是否插入。                                         卡的操作流程包含7個子程序：識別卡是否插入，復位，地址定位，讀卡，寫卡，擦處卡中數據，密碼比較。寫卡程序因完成的任務不同而略有區別，下面以購電卡為例，給出讀、寫卡部分的子程序框圖 。 2.2 寫卡機與供電管理部門的通信    圖5中，MC1488用于把TTL電平轉換為RS232電平，MC1489用于把RS232電平轉換為TTL電平。實現寫卡機與供電管理部門的通信任務，就是由寫卡機的單片機即89C51的串行口向MODEM發送一系列AT命令，發送數據，經長話線路送給供電管理部門的計算機；89C51通過MC1489從MODEM那里接收由供電管理部門的計算機發來的信號狀態、回答碼或命令。                                      2.2.1 89C51的串口初始化程序及發送子程序                        程序中AT＆F為初始化命令，參見參考文獻1。當工作方式需要時可以修改初始化字符。 2.2.3 MODEM的撥號子程序     設要撥號電話號碼為3212，有                                 2.2.4數據發送子程序    在公共電話網上進行兩站之間通信時，兩個MODEM需要工作在不同的方式。一方為呼叫端，另一方為應答端。當工作在呼叫端時，撥號后檢測載波信號。當檢測到載波時，調用子程序FAS1，發送數據。當工作在應答端時，檢測振鈴信號。當檢測到振鈴信號時，調用子程序FAS，發送數據。    假設要發送的數據為3875，有：                                  2.3 單片機與微型打印機、數據存儲器及實時時鐘芯片DS12887的接口    圖6的電路中，微型打印機選用啟東計算機廠的LH系列微型打印機，DATA0～DATA7為打印機的數據輸入口；BUSY為打印機的狀態輸出信號，高電平時表示打印機忙，不能接受數據；STB為數據選通信號，上升沿時讀入數據。由于單片機的口線已經用完，不能直接將STB連接到單片機，若加入并行口擴展芯片則因為僅用一個口線而造成大量資源的浪費。圖6中將2～4譯碼器的Y1端經反向器接于打印機的STB端，一般情況下Y1為高電平，STB為低電平，當2～4譯碼器選通Y1時，Y1由高電平變為低電平，經過反相器反相后，STB端有一個上升沿產生，打印機讀入數據并打印。用戶購電后，打印機打印出購電收據。                     實時時鐘DS12887包含一個鋰電池、石英晶振和寫保護電路，是一個具有多種功能的完整的子系統。其非易失時鐘和百年歷功能令寫卡機具有鐘表功能，該鐘表可顯示秒、分、時、天、星期、日、月、年并有閏年補償功能、夏令時功能和12小時、24小時顯示模式。DS12887的非易失靜態RAM可以存放寫卡機的一些重要信息。DS12887的可編程中斷、警報器功能可以使寫卡機每天或每小時向供電管理部門發送一次數據。DS12887的可編程方波發生器，可以在SQW端接蜂鳴器產生間隔不同的聲音報警，提示不同類型的錯誤。 2.4 鍵盤顯示電路    鍵盤顯示電路使用了芯片8279，其接口電路如圖7所示。                        采用雙16位數碼管顯示，使操作者和購電者可以同時看到顯示的數據，16位分兩排顯示，上面一排6位指示顯示類型，下面一排顯示數據。由3—8譯碼器的Y0，…，Y7與8279的RL0，RL1，RL2組成具有24個鍵的鍵盤，如果鍵不夠用，可以引出RL3，RL4等，最多可有64個鍵。 3 結束語    按照本文給出的寫卡機設計方法，我們設計了IC卡電能收費系統的寫卡機，經長期使用證明，本設計方案具有設計合理、工作可靠、功能齊全、抗干擾能力強等優點。現在，該寫卡機已被幾家公司采用 。